廣州地鐵某軌排基地基坑支護結構施工技術

（中鐵十八局集團有限公司，天津 300222）

1 工程概況

廣州地鐵7號線西延陳村北站為地下三層三跨框架結構島式站臺車站，車站總長188 m，標準段寬度23.1 m，車站基坑開挖深度25.78～29.89 m，基坑采用明排降水，大里程端頭設置軌排基地。

根據詳勘資料顯示，大里程端頭軌排基地處地質依次為填土層、沖積-洪積土層、殘積土層、巖石全風化帶、巖石強風化帶、巖石中等風化帶。

2 基坑支護結構設計

軌排基地基坑的主體支護結構采用φ1 200 mm@1 400 mm鉆孔灌注樁加4道豎向內支撐，在大里程端采用4道鋼筋混凝土支撐，在左右線各設置1處28 m×5 m軌排井。在支護結構的基礎上，再在支撐之間的豎向空間兩側增設預應力錨索，包括每側增加平面22道、豎向7道預應力錨索，預應力錨索水平間距1.4 m，豎向間距分別為4 m、2.5 m、2.5 m、3.2 m、2.5 m、3.3 m。每道預應力錨索設置1條鋼筋混凝土預應力錨索腰梁，預應力錨索腰梁采用植筋與圍護結構連接，預應力錨索腰梁及內支撐均采用C30鋼筋混凝土。軌排基地基坑支護結構如圖1所示。

3 支護結構施工技術

陳村北站軌排基地基坑支護結構設置4道鋼筋混凝土支撐和7道預應力錨索，施工中要結合支護結構位置及預應力錨索施作空間，合理、有序進行基坑分層開挖。

具體施工流程為：第1層土石方開挖→第1道混凝土支撐結構施作→第2層土石方的開挖→第1道預應力錨索施作→第3層土石方的開挖→第2、3道預應力錨索施作→第2道混凝土支撐結構施作→第4層土石方的開挖→第4道預應力錨索施作→第5層土石方開挖→第3道混凝土支撐結構施作→第6層土石方的開挖→第5道預應力錨索施作→第7層土石方開挖施工→第6道預應力錨索施作→第4道混凝土支撐結構施作→第8層土石方開挖施工→第7道預應力錨索施作→第9層土石方開挖施工。

考慮到進行第5道預應力錨索施作完成后，由于第6道預應力錨索與第4道混凝土支撐間距較小，預應力錨索鉆機無法進行作業(yè)，故應先進行第6道預應力錨索施作后再回填或搭設架體進行第4道混凝土支撐施工。

圖1 軌排基地基坑支護結構示意圖（單位：mm）

4 錨索施工技術

預應力錨索由錨固段、自由端和錨頭組成，預應力錨索外端由錨具夾片鎖定后通過預應力錨索腰梁支撐于圍護樁面，內端通過水泥漿錨固在原有地層巖體中。其作用主要體現在通過預應力錨索張拉，將薄弱松軟、不穩(wěn)固的地層緊固在深層的穩(wěn)定土體或巖層中，從而保證基坑的整體穩(wěn)定性。預應力錨索通過張拉及壓漿操作，在滑面層中形成康復摩擦力，以加強附近巖層的整體性，達到防止邊坡位移、基坑坍塌的目的。

預應力錨索施工流程包括機械鉆孔、預應力錨索體制作安裝、一次二次壓漿、預應力錨索腰梁制作、張拉鎖定等主要工序，如圖2所示。每道工序的施工質量將直接影響預應力錨索體的抗拔力，故需通過監(jiān)測數據（軸力計）控制基坑整體安全性。

圖2 錨索施工工藝流程

4.1 錨索制作與安裝

預應力錨索采用高強度低松弛預應力鋼絞線，其規(guī)格為4φs15.2 mm，鋼絞線強度標準值為1 860 MPa，強度設計值為1 320 MPa。預應力錨索的制作與安裝主要涉及鋼絞線下料、刷防腐油漆、導向錐定位拼接、穿接套管固定和送孔等流程，具體如下。

（1）現場鋼絞線的編制與鉆孔同步進行，預應力錨索采用的鋼絞線必須先進行表面除污、除銹。

（2）在自由段，待鋼絞線表面除污、除銹完成后，涂抹防腐油漆并包裹塑料材質遮布，然后對遮布外表面再進行防腐油漆涂抹處理，最后分組置于塑料套管內，以此可形成一種雙層防腐的保護機制。須特別注意的是，塑料套管兩頭應密封包裹，臨近錨固一頭采用鋼絲扎緊的方式與鋼絞線形成聯(lián)系，然后采用寬膠帶纏繞的方式保障壓漿液不漏液。

（3）鋼絞線經裁剪置于操作臺，根據設計尺寸標記好總長和錨固段長度；預應力錨索的錨固段每1 m設置1處隔離架，以保證預應力錨索順直；沿錨桿桿體全長設置定位支架，定位支架應能使相鄰2組定位支架結構中間位置的錨桿自身保護層厚不低于1 cm，且要求自由段的間距不超過2 m，錨固段的間距不超過1.5 m；定位支架應能使各根鋼絞線相互分離，最后在制作好的預應力錨索端頭安裝導向錐；鉆孔、清孔結束后，人工及時將已制作完成的預應力錨索成品轉送至成孔孔底。

（4）鋼絞線拼裝施作要點包括4個方面：①止?jié){環(huán)與限漿環(huán)的安裝位置要準確，對已損壞的止?jié){環(huán)和限漿環(huán)必須根據設計要求及時更換；②排氣管安裝位置要準確，且要求管道保持通暢無阻；③推送預應力錨索至孔內，待定位止?jié){環(huán)到孔口位置后，推送終止，并立即對壓漿管與單向閥門予以定位安裝；④繼續(xù)對排氣管的通暢性進行復查，如出現不通暢問題須拔出錨索返工處理。

預應力錨索安裝示意圖如圖3所示。

4.2 鉆孔

（1）根據陳村北站地質條件及場地環(huán)境條件，采用MDL-120D1型履帶式錨固鉆進行鉆孔，鉆孔過程包括鉆進裝置就位、成孔施作和成孔清掃3部分。待基坑開挖到預應力錨索鉆孔位置，應壓實作業(yè)平臺，如有需要可下墊鋼板，以保證鉆機平整、穩(wěn)固。鉆機就位時鉆頭定位要準確，鉆頭直徑應至少大于設計孔徑3 mm。根據設計標準，成孔軸線偏斜率一般控制在錨索長的2%以內。

（2）為規(guī)避松軟地段的成孔施作出現坍孔，最好選擇偏心鉆孔方法并與護壁套管形成同步跟進；鉆孔階段須重點關注出灰、出渣和漏風條件，記錄滑動面和錯落面的鉆進情況，以判定鉆進過程是否到達穩(wěn)定土層位置，最終要保證鉆進段達到穩(wěn)定土層的深度，滿足設計錨固長度要求；兼顧沉渣的厚度，鉆進孔底的長度一般要求超鉆1 m左右；最后，通過高壓風對孔壁進行清掃，增進水泥凈漿和孔壁的粘結作用。

圖3 預應力錨索安裝示意圖（單位：mm）

（3）成孔完畢需拔出相關鉆孔裝置，并提前預備好沖擊設備；利用聚乙烯管對成孔深度進行復測，同時配合高壓風對鉆孔進行清掃處理，待復測成孔深度不短于預應力錨索設計長度后，方可提出聚乙烯管并對成孔進行封口。

鉆孔示意圖如圖4所示。

圖4 鉆孔示意圖

4.3 錨固法壓漿

（1）錨固法壓漿施作包括制漿、壓漿2部分，壓漿材料選用P.O42.5水泥凈液，其配合比依據具體試驗確定，可適量摻加早前外加劑，以縮短預應力張拉過程的等待時間。

（2）預應力錨索錨固段采用二次壓漿法壓漿，首次壓漿采用的水泥砂漿的灰砂比宜為0.5～1、水灰比宜為0.38～0.45，如有需要可適量摻入外加劑，壓漿壓力宜為0.5～1.5 MPa，壓漿體強度不小于25 MPa，待首次壓漿初凝且強度達到5 MPa，可進入二次壓漿流程；二次壓漿選用水灰比為0.45～0.50的純水泥漿，必要時加入一定量的外加劑或摻和料，壓漿壓力宜為2.5～3.0 MPa，整個穩(wěn)壓過程持續(xù)2 min以上。二次壓漿是劈裂壓漿過程，其主要目的是對首次劈裂壓漿進行劈裂處理，劈裂壓漿液因高壓作用擴散至地層接觸面，錨固體擴大，徑向應力也隨之變大。同時，擠壓導致錨固體臨近的地層接觸面被壓縮，其含水率和孔隙比均降低，因而增強了錨固體地層接觸面的抗剪指標。

（3）壓漿管放置于桿體中心，隨桿體一同放入孔中；壓漿口要求在距離空地約450 mm位置接入，壓漿過程從上到下依次施作，同時要保證壓漿孔的水氣通暢；二次壓漿過程同樣要求出漿口和端頭的密封線良好，確保整個壓漿過程不存在漏漿問題；桿體安放時應防止壓漿管被拔出，若壓漿管被拔出長度超過500 mm時，應將桿體拔出，修整后重新安放。

錨固壓漿示意圖如圖5所示。

4.4 預應力錨索腰梁施工

（1）預應力錨索腰梁采用C30鋼筋混凝土，與預應力錨索腰梁接觸的圍護樁表面需先鑿毛處理，然后在腰梁位置圍護樁植入3排φ25 mm鋼筋（每根樁每層12根），后與混凝土腰梁鋼筋焊接；為能保證腰梁上截面和預應力錨索軸線形成垂直關系，可采用PVC管及鋼墊板予以固定，PVC管的外徑應與鉆頭直徑一致；將鋼墊板固定于鋼筋混凝土鋼腰梁上，澆注腰梁前將管埋入即可。

（2）緊固端施作包括腰梁澆注和錨具安裝2道工序，在強度達到75%設計強度后，安裝錨具，并用夾片鎖好鋼絞線。

預應力錨索腰梁與圍護樁示意圖如圖6所示。

4.5 預應力錨索張拉鎖定

（1）預應力錨索在張拉之前要對其張拉設備進行標定，做出千斤頂裝置與壓力表壓強的關系曲線圖，以此作為預應力錨索張拉施作依據。

圖5 錨固法壓漿示意圖

（2）預應力張拉錨索灌漿完畢后，錨索固定且臺座的強度達到75%以上時，予以張拉鎖定；若發(fā)現錨桿有明顯的預應力損失，應進行補償張拉；為規(guī)避張拉施作預應力損失過大，預應力錨索張拉可采用“隔一拉一”的方式。

（3）預應力錨索張拉鎖定后，進行自由段壓漿，壓漿材料同錨固段；由于自由段外面套了塑料管，因此壓漿漿液不能進入自由段鋼絞線，以保證自由段預應力錨索的自由伸縮；切除多余的鋼絞線，澆注C25細石混凝土包住錨頭。

（4）預應力錨索張拉荷載應分級進行，并進行規(guī)定時間的觀測，預應力錨索張拉荷載分級及觀測時間如表 1所示。

圖6 預應力錨索腰梁與圍護樁示意圖（單位：mm）

表1 錨索張拉荷載分級及觀測時間表

5 結束語

錨索是在地鐵深基坑施工中廣泛應用的一種支護形式，在主體結構施工前起輔助支撐、減小基坑變形的作用，可較好地彌補以鋼管內支撐為主的基坑支護形式的缺點，同時不占用施工空間，可形成無障礙的作業(yè)面，是一種有效、實用、簡單、合理的支護形式。本文以廣州地鐵7號線陳村北站軌排基地深基坑預應力錨索支護施工為研究背景，研究提出的鋼筋混凝土支撐結構+預應力錨索同步組合支護結構，及該支護結構的工藝、工法、流程要點等技術措施，可為同類工程項目施工提供借鑒。